[发明专利]一种基于TFBG-SPR的蛋白质检测光纤传感器

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于TFBG-SPR的蛋白质检测光纤传感器。

背景技术

在许多领域中，对低浓度分析物快速并且灵敏的检测是至关重要的，如医学领域、环境监测领域、食品安全等领域。解决这个问题的一个很好的方案是使用光纤传感器，因为光纤传感器有灵敏度高、传输信息大、安全性高等特点。基于倾斜光纤光栅(TFBG)的光纤传感器可以很好的避免使用传统删除包层的方法来测量纤芯中的光照。

SPR技术在过去的10年有着长足的发展，应用领域包括薄膜、自组装单分子层的形成及性质，蛋白质、核苷、医药品、表面活性剂等分子间的交互作用。SPR可以实时观测到分子结合、薄膜形成等表面现象，并能给出高灵敏度、高选择性同时最小的非特异结合的信号。

FTBG-SPR传感器，可以在一个大范围的外部介质折射率中工作，使得温度交叉敏感性最小的同时也没有破坏光纤结构的完整性。具有低成本和便于携带的特点，而且它可以实时收集现场和远程的测量数据。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于TFBG-SPR的蛋白质检测光纤传感器，通过透射光谱中SPR信号强度反应蛋白质浓度，该结构易于实现，灵敏度高。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于TFBG-SPR的蛋白质检测光纤传感器，由宽带光源(1)，偏振控制器(2)，传输光纤(3)，传感器(4)，TFBG(5)，表面生物分子识别膜(6)，光谱仪(7)组成，其特征在于：光源(1)和偏振控制器(2)相连，偏振控制器(2)通过传输光纤(3)与传感器(4)左端相连，传感器(4)右端通过传输光纤(3)与光谱仪(7)相连。

所述的传感器(4)用一个纤芯刻有TFBG(5)的标准的单模光纤构成，单模光纤型号为康宁SMF-28，表面均匀镀上金涂层，涂层厚度为50nm，在金涂层外固定一层表面生物分子识别膜(6)，具体使用凝血酶核酸适体，工作波长在1520nm-1570nm。

所述的TFBG(5)用相位模板法制作的：它需要用248nm的紫外光照到充氢气的裸光纤的表面，光栅的平面倾斜子光纤的纵向轴线10°。

所述的光谱仪(7)型号为Si720。

本发明的工作原理是：宽带光源(1)发射波长1520nm～1570nm的光束，通过偏振控制器(2)调整偏振态后沿传输光纤(3)入射传感器(4)。由于传感器(4)内刻有TFBG(5)，前向传导的入射光被有效激发至包层模，当待测物中有能够与表面的生物分子识别膜(6)相互作用的分子，会引起金膜表面折射率变化，导致SPR信号变化，通过光谱仪(7)检测SPR信号变化，从而检测出蛋白质。

本发明的有益效果是：(1)使用一个普通的标准通信单模光纤(康宁SMF-28)，在其内刻有TFBG，消除了温度交叉敏感的影响，有效简化仪器结构，节约了制作成本；(2)单模光纤传输损耗小，可以实现远程测量；(3)光纤光栅的倾角可以调整，测量的范围广；因此，本发明具有结构简单，灵敏度高等优点，能够实现对蛋白质的高精度检测，为蛋白质在线监测提供了一种切实可行的方案。

附图说明

图1是一种基于TFBG-SPR的蛋白质检测光纤传感器的系统原理图。

图2是一种基于TFBG-SPR的蛋白质检测光纤传感器中传感头的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见附图1，一种基于TFBG-SPR的蛋白质检测光纤传感器，由宽带光源(1)，偏振控制器(2)，传输光纤(3)，传感器(4)，TFBG(5)，表面生物分子识别膜(6)，光谱仪(7)组成，其特征在于：宽带光源(1)和偏振控制器(2)相连，偏振控制器(2)通过传输光纤(3)与传感器(4)左端相连，传感器(4)右端通过传输光纤(3)与光谱仪(7)相连；传感器(4)用一个纤芯刻有TFBG(5)的标准的单模光纤构成，单模光纤型号为康宁SMF-28，表面均匀镀上金涂层，涂层厚度为50nm，在金涂层外固定一层表面生物分子识别膜(6)，具体使用凝血酶核酸适体，工作波长在1520nm-1570nm；TFBG(5)用相位模板法制作的：它需要用248nm的紫外光照到充氢气的裸光纤的表面，光栅的平面倾斜于光纤的纵向轴线10°；光谱仪(7)型号为Si720。

本发明的工作原理是：宽带光源(1)发射波长1520nm～1570nm的光束，通过偏振控制器(2)调整偏振态后沿传输光纤(3)入射传感器(4)。由于传感器(4)内刻有TFBG(5)，前向传导的入射光被有效激发至包层模，当待测样品中蛋白质与表面的生物分子识别膜(6)相互作用，会引起金膜表面折射率变化，导致SPR信号变化，通过光谱仪(7)检测SPR信号变化，从而检测出蛋白质。